Пателлофеморальный сустав является важной частью коленного сустава и играет значительную роль в механике движения нижней конечности.
Он образован надколенником и межмыщелковой бороздой бедренной кости. Несмотря на относительно небольшие размеры, этот сустав испытывает значительные механические нагрузки во время движения.
Основная функция надколенника связана с работой четырёхглавой мышцы бедра.
Надколенник включён в сухожильный аппарат этой мышцы. Сверху к нему прикрепляется сухожилие четырёхглавой мышцы, снизу — собственная связка надколенника, которая соединяется с бугристостью большеберцовой кости.
Таким образом, надколенник располагается внутри сухожильного механизма разгибания коленного сустава.
Его положение изменяет направление силы, создаваемой четырёхглавой мышцей.
По сути, надколенник действует как механический блок, который увеличивает плечо силы мышцы и повышает эффективность разгибания коленного сустава.
Без надколенника сила разгибания была бы значительно меньше.
Кроме того, надколенник участвует в распределении нагрузки между сухожильным аппаратом и суставными поверхностями.
Во время движения коленного сустава надколенник скользит по межмыщелковой борозде бедренной кости. Это движение называется пателлофеморальным скольжением.
По мере сгибания колена контактная зона между надколенником и бедренной костью постепенно изменяется.
При небольшом сгибании контакт происходит в нижней части надколенника. По мере увеличения угла сгибания контактная зона перемещается вверх.
Таким образом, нагрузка распределяется по различным участкам хряща надколенника и бедренной кости.
Во время обычной ходьбы давление в пателлофеморальном суставе относительно умеренное.
Однако при более глубоких сгибаниях колена нагрузка значительно увеличивается. Например, при подъёме по лестнице или при приседании давление в этом суставе возрастает в несколько раз.
Это связано с увеличением силы сокращения четырёхглавой мышцы.
Чем сильнее работает мышца, тем большее давление передаётся через надколенник на бедренную кость.
При этом площадь контакта между суставными поверхностями также увеличивается, что помогает распределять нагрузку.
Биомеханика пателлофеморального сустава зависит не только от работы четырёхглавой мышцы.
На положение надколенника влияют и другие факторы.
Одним из них является ротационное положение бедра и голени.
Если бедренная кость вращается внутрь или голень находится во внутренней ротации, траектория движения надколенника может изменяться.
Это может приводить к смещению зоны контакта и изменению распределения давления в суставе.
Кроме того, на положение надколенника влияет баланс мышц бедра.
В частности, медиальная и латеральная части четырёхглавой мышцы участвуют в стабилизации надколенника во время движения.
Нарушение этого баланса может изменять траекторию его движения.
В современной биомеханике движения пателлофеморальный сустав рассматривается как чувствительный индикатор механических изменений в кинематической цепи нижней конечности.
Изменения положения стопы, ротации голени или положения бедра могут отражаться на механике движения надколенника.
Поэтому анализ пателлофеморального сустава часто включает оценку всей нижней конечности.
Современные методы gait analysis позволяют оценивать движение надколенника косвенно через анализ ротации сегментов конечности и распределения нагрузки.
Эти исследования показывают, что изменения механической оси конечности и ротационных движений могут влиять на распределение давления в пателлофеморальном суставе.
Таким образом, биомеханика пателлофеморального сустава тесно связана с работой всей кинематической цепи нижней конечности.
Надколенник выполняет роль механического элемента, который усиливает работу разгибательного аппарата и одновременно участвует в распределении нагрузки внутри коленного сустава.